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      化學電池的綜合對比(一)


      1. 鉛酸電池鉛酸電池反應原理,即充電時,正極附近的 Pb2+失去兩個電子,并與 H2O 反應生成 PbO2,以及(HSO4)-; 負極附近 Pb2+得到個電子,生成 Pb,電池內部(HSO4)-向負極板附近遷移;放電時,正極 PbO2 得到兩個電子,生成

      Pb2+ H2O,負極鉛板上海綿狀 Pb 失去電子生成 Pb2+。在整個電化學進程中,伴隨著 H2O 的分解與生成,導致溶液濃度有所變化。鉛酸電池的電壓在 2V 左右,反應電子遷移數為 2。

      2. 鉛炭電池:鉛炭電池反應原理則跟鉛酸電池反應原理一樣。

      3. 鋰離子電池:靠鋰離子的遷移來完成能量的存儲于釋放,充電時正極的鋰離子嵌入到負極碳材料內,放電時鋰離子從負極脫嵌出來,因此鋰電池又被稱為“搖椅電池”。鋰離子的電位極高,針對不同的正極材料,電壓數值略有差別,三元電池電壓在 3.7V,鐵鋰電池電壓在 3.2V,鈦酸鋰電池電壓在 2.5V 左右。

      4. 釩電池:釩電池反應過程中正極為V2+/V3+電對,電極電勢為-0.25V,正極為 V4+/V5+電對,電極電勢為 1.0V,釩電池的總電勢為 1.25V,受離子濃度變化的影響,實際運行時充電電壓在 1.25-1.6V,放電電壓在 1.25-1V 左右。反應過程電子轉移數為 1。

      5. 鋅溴電池:鋅溴電池反應過程沒有副反應。鋅溴電池的負極為 Zn/Zn2+電對,電極電勢為-0.76V,正極為 Br/Br-  電對,電極電勢為 1.087V,鋅溴電池的總電勢為 1.85V,實際運行過程中受離子濃度變化影響極小,實際充電電壓在 1.95V, 平均放電電壓 1.65V 左右。反應過程電子轉移數為 2。

      6. 鈉硫電池:電池是以金屬鈉(Na)和單質硫(S)與碳(C)的復合物分別用作于陽極和陰極的活性物質,Beta-氧化鋁Beta-Al2O3)陶瓷同時起隔膜和電解質的雙重作用。鈉硫電池的反應式為:2Na+xS=Na2Sx。鈉硫電池在 300℃工作溫度下,在放電的初始階段(硫含量為 100%-78%),正極由液態硫與液態的 Na2S5.2 形成非共溶液相,電池的電動勢約 2.076V;當放電至 Na2S3 出現時,電池的電動勢降至 1.78V;當放電至 Na2S2.7 出現時,對應的電動勢降至 1.74V,直至液相消失。

      7. 氫燃料電池: 氫氣通過管道或導氣板到達陽極,在陽極催化劑的作用下,1 個氫分子解離為個氫質子,并釋放出 2 個電子,陽極反應為:H2→2H++2e。在電池的另一端,氧氣(或空氣)通過管道或導氣板到達陰極,在陰極催化劑的作用下,氧分子和氫離子與通過外電路到達陰極的電子發生反應生成水,陰極反應為:1/2O2+2H++2e→H2O,總的化學反應為:H2+1/2O2=H2O。電子在外電路形成直流電。因此,只要源源不斷地向燃料電池陽極和陰極供給氫氣和氧氣, 就可以向外電路的負載連續地輸出電能。

      8. 鋅空氣電池:電池中以“鋅”為燃料,放電后變成“氧化鋅”,通過電解還原,再變回“鋅”,循環不止,“鋅”沒有損失,只是作為電能的載體。Zn + 2OH - -2e → ZnO + H2O (負極);1/2O2 + H2O + 2e →2OH-(正極)。

       

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